DE2143617A1

DE2143617A1 - Heat exchanger - esp evaporation liquefier with horizontal refrigerant liquefier tubes below sprinkler assemblies

Info

Publication number: DE2143617A1
Application number: DE19712143617
Authority: DE
Inventors: Alfred Schuster; Toni Zimmer
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1971-08-31
Filing date: 1971-08-31
Publication date: 1973-03-08

Abstract

The horizontal tubes are divided into an upper and a lower section through which the refrigerant to be liquefied is forced to flow sequentially by dividers in the domes covering the end plates into with the tube end, are welded/swaged. The upper section is cooled by the blown air from a number of fans on the top of the outer casing and the water sprinklers are directed onto the lower section of tubes below which is a catcher trough. The refrigerant traverses an S shaped path the lowest leg being a pair of collector pipes from the inlet end dome to the other end. Compact high refrigerant cooling capacity.

Description

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Ulb/wi I9.8.1971Ulb / wi August 9, 1971

Wärmetauscher, Insbesondere Verdunstungsverflüssiger. Heat exchangers, especially evaporative condensers.

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere als VerdunstungsverflUssiger, mit einem BUndel gerader, im wesentlichen horizontal angeordneter Rohre für ein mittels eines von Ventilatoren erzeugten Luftstromes mit Wassereinspritzung zu kühlendes, insbesondere zu verflüssigendes Fluid, wie ein komprimiertes Kältemittel. Derartige Wärmetauscher können bekanntermaßen in der Röhrenkeeselbauart ausgeführt sein, wobei die horizontal angeordneten Rohre an den Enden fallweise U-förmig umgebogen sind und so Rohrschlangen ergeben. Diese Anordnung erfordert einen Sammelbehälter für verflüssigten Kältemittel, in den die Rohrschlangen einmünden. Es ist fernerThe invention relates to a heat exchanger, in particular as an evaporation condenser, with a bundle that is essentially straight horizontally arranged tubes for an air flow generated by fans with water injection fluid to be cooled, in particular liquefied, such as a compressed refrigerant. Such heat exchangers can, as is known, be designed in the tubular cone design, with the horizontally arranged tubes are bent over in a U-shape at the ends and thus result in coiled tubes. These Arrangement requires a collecting tank for liquefied refrigerant into which the coils open. It is further

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bekannt, mehrere auch- in Reihe angeordnete Ventilatoren vorzusehen, die im Falle ihrer Anordnung über dem Schlangenrohrbündel die Luft aus diesem heraussaugen bzw. die im Falle eines Druckbetriebes der Ventilatoren und ihrer Anordnung neben dem Rohrbündel, die Luft durch dieses von unten nach oben drücken. Es ist ferner bekannt, die horizontal verlegten Rohre mit Wasser zu betropfen oder zu besprühen, wobei die Wassersprührichtung im wesentlichen auch nach abwärts gerichtet ist. Dabei ist schon bekannt, das Sprühwasser unterhalb der Wärmeaustauschrohre in einer Auffangwanne zu sammeln und von dieser zu der Wasseraufgabe- und sprüheinrichtung oberhalb des Rohrbündel s zu pumpen. Bei diesen geschilderten Wärmetauschern ist es üblich, oberhalb der Sprüheinrichtung und oberhalb des RohrbUndels einen Abscheider fUr die im Luftstrom nach oben mitgerissenen Wasserteilchen vorzusehen. Obwohl diese Bauart einen hohen Entwicklungsstand erreicht hat, ist der Erfindung die Aufgabe zugrunde gelegt, einen hinsichtlich seiner Wirkungswelse, seines baulichen und betrieblichen Aufwands noch wesentlich besseren und in seiner Kompaktheit vorteilhafteren Wärmetauscher zu schaffen. Nach einem besonders schöpferischen Gedanken konnte diese Aufgabe bei einem Wärmetauscher der eingangs erwähnten Art durch die Kombination einer Reihe von an sich bekannten bzw. neuen Merkmalen dadurch gelost werden, daß das Rohrbündel aus zwei nacheinander vom zu kühlenden Fluid durchströmten Sektionen besteht, die Stirnenden derknown to provide several fans also arranged in series, which in the case of their arrangement above the coil tube bundle suck the air out of this or in the case of one Pressure operation of the fans and their arrangement next to the tube bundle, push the air through this from bottom to top. It is also known to drip or spray the horizontally laid pipes with water, the water spraying direction is also directed essentially downwards. It is already known that the spray water below the heat exchange pipes to collect in a collecting tray and from this to the water feed and spray device above the tube bundle s to pump. In the case of these described heat exchangers, it is customary to place them above the spray device and above the tube bundle to provide a separator for the water particles carried upwards in the air stream. Although this type of construction has a has reached a high level of development, the invention is based on the task of providing a due to its structural and operational expenditure, the heat exchanger is even better and more advantageous in terms of its compactness to accomplish. After a particularly creative thought, this task could be carried out with a heat exchanger by the one at the beginning mentioned type can be solved by the combination of a number of known or new features, that the tube bundle consists of two successively flowed through by the fluid to be cooled sections, the front ends of the

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Rohre beider Sektionen je in einen im wesentlichen rundflächigen Rohrboden eingeschweißt sind, in den beidseits einer vertikalen Mittelebene unterhalb der Rohre der unteren Sektion je ein Sammelrohr für gekühltes (verflüssigtes) Fluid und oberhalb der Rohre der unteren Sektion und seitlich der Rohre der oberen Sektion je ein SpUlwasserverteilrohr parallel zu den Rohren des Rohrbündels angeordnet, als Zuganker ausgebil- ■ det und ebenfalls an den Rohrboden angeschweißt sind, über der oberen Sektion des RohrbUndels in Reihe mehrere die Kühlluft durch das Rohrbündel drückende Ventilatoren und an den SprUhwasserverteilrohren eine Vielzahl von auf die untere Sektion des RohrbUndels gerichtete SprUhdUsen angeordnet sind und unterhalb des RohrbUndels und der Sammelrohre eine Auffangwanne mit Mitteln zur Abscheidung des mitgefUhrten Sprühwassers und zur Umlenkung des Luftstromes und zur Umwälzung des Auffangwassers vorgesehen sindr Ein beachtlicher Vorteil der Anordnung ist dadurch erzielbar, daß die Sammelrohre und die Sprühwasserverteilrohre, die etwa in den Eckpunkten eines dem Rohrboden eingeschriebenen Vierecks angeordnet sind und einen im Verhältnis zu den Wärmetauschrohren wesentlich größeren Durchmesser aufweisen, zwischen den Rohrböden eine feste Verbindung und damit dem Wärmetauscher insgesamt eine ausreichende Steifigkeit geben, so daß die üblichen Zuganker und Sammelflasche für gekühltes bzw. verflüssigtes Fluid entbehrlich sind.Pipes of both sections are each welded into a substantially round tube sheet, in the one on both sides of a vertical one In the middle plane below the pipes of the lower section, one collector pipe each for cooled (liquefied) fluid and Above the pipes of the lower section and to the side of the pipes of the upper section, a flush water distribution pipe each parallel to the tubes of the tube bundle arranged, designed as tie rods det and are also welded to the tube sheet, several of the cooling air in a row above the upper section of the tube bundle fans pushing through the tube bundle and on the spray water distribution pipes a plurality of spray nozzles directed at the lower section of the tube bundle are arranged and Below the tube bundle and the collecting tubes, a collecting pan with means for separating the spray water carried along and to divert the air flow and to circulate the collecting water. A considerable advantage of the Arrangement can be achieved in that the headers and the spray water distribution pipes, which are approximately in the corner points of one of the Tube sheet inscribed rectangles are arranged and a significantly larger in relation to the heat exchanger tubes Have diameter, a fixed connection between the tube sheets and thus give the heat exchanger overall sufficient rigidity, so that the usual tie rods and collecting bottle are unnecessary for cooled or liquefied fluid.

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Die erfindungsgemäße Kombination hat weiter den Vorteil, daß die obere Sektion des Rohrbündels, in deren Rohren das Fluid die höchste Temperatur aufweist, von einem trockenen Eintrittsluftstrom ohne Zusatz von Sprtihwasser gekühlt wird, wodurch Ablagerungen von Lösungsbestandteilen, die infolge von auf höhere Temperatur erwärmten Sprlihwassers als Ausfällungen entstehen würden und damit kurzzeitig erforderliche Reinigungen mit Betriebsunterbrechungen vermieden sind.The combination according to the invention has the further advantage that the upper section of the tube bundle, in the tubes of which the fluid has the highest temperature, is cooled by a dry inlet air stream without the addition of spray water, whereby Deposits of solution components that arise as precipitates as a result of spray water heated to a higher temperature and thus short-term cleaning with business interruptions is avoided.

Da bei der erfindungsgemäßen Kombination der KUhlluftstrom und das SprUhwasser in gleicher Richtung durch das Rohrbündel strömen, wirken die In beiden Fluiden enthaltenen Strömungsenergien nicht gegeneinander, sondern miteinander, so daß sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten erreichbar sind, wodurch die Querschnitte klein werden können, d.h. die Wärmeaustauschrohre in engem Abstand zueinander angeordnet sein können, wodurch sich eine große Heizfläche auf engem Raum ergibt, d.h. der Wärmetauscher insgesamt klein wird. Die in die Rohrböden eingeschweißten Rohre begünstigen eine gegenüber den üblicherweise U-förmig umgebogenen Rohren engere Aufteilbarkeit der Rohre. Durch den Gleichstrom von Luft und SprUhwasser entfällt in vorteilhafter Weise der sonst übliche Wasserabscheider zwischen Ventilatoren und Rohrbündel, wodurch sich eine weitere Einsparung an apparativem Aufwand ergibt.Since in the combination according to the invention, the KUhlluftstrom and the spray water flows in the same direction through the tube bundle, The flow energies contained in both fluids do not act against each other, but with each other, so that very high Flow velocities can be achieved, as a result of which the cross-sections can be small, i.e. the heat exchange tubes in can be arranged close to each other, resulting in a large heating surface in a small space, i.e. the heat exchanger becomes small overall. The tubes welded into the tube sheets favor one over the usual U-shaped bent pipes narrower divisibility of the pipes. Due to the direct flow of air and spray water, the Advantageously, the otherwise common water separator between the fans and the tube bundle, which results in further savings in terms of equipment.

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s -t- s -t-

Eine besonders zweckmäßige Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, daß an den Rohrböden je ein Klöpperboden zur Zuführung, Verteilung, Umlenkung, Sammlung und Abführung des zu kühlenden Fluids ausgebildet ist. Diese Ausführung verleiht dem Apparat insgesamt eine sehr kompakte Gestalt und verbessert den Ablauf des kondensierten Fluids. Die Wärmeübertragung wird dadurch günstiger und die Kondensationsfläche vergrößert.A particularly expedient embodiment is characterized in that a dished bottom each on the tube sheets for supply, distribution, Deflection, collection and discharge of the fluid to be cooled is formed. This design gives the apparatus overall a very compact shape and improves the drainage of the condensed fluid. The heat transfer is thereby cheaper and the condensation surface increased.

In den Figuren 1 und 2 ist ein AusfUhrungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes teilweise in einem Längsschnitt, in der Seitenansicht, in einem Querschnitt und in der Stirnansicht dargestellt. Dieser Wärmetauscher ist ein Verdunstungsverflüssiger mit horizontal angeordneten Rohren 1, 2; 3* 4, für ein zu verflüssigendes Fluid, das z.B. als ein Kältemittel, gemäß Pfeil 5 in einem Rohrstutzen 6 eintritt, sich oberhalb der Trennwand 7 in ein liegendes Rohrbündel mit den Rohren 1, 2 verteilt, an dessen anderem Ende gemäß Pfeil 8 in einem Umlenkkasten 9 oberhalb der Trennwand 10 in ein darunterliegendes Rohrbündel mit den Rohren J>, 4 umgelenkt und aus diesem wiederum in dem Kasten 11 gemäß Pfeil 12 in zwei die Rohrböden 13 und 14 fest verbindende stabile Sammelrohre 15 umgelenkt wird, aus denen es durch die zweite Kammer 16 und den Austrittsstutzen 17 gemäß Pfeil 18 austritt. Die Kühlung des Fluids erfolgt mittels eines Luftstromes gemäß der Pfeile 20, 21, 22In FIGS. 1 and 2, an exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown partially in a longitudinal section, in a side view, in a cross section and in a front view. This heat exchanger is an evaporative condenser with horizontally arranged tubes 1, 2; 3 * 4, for a fluid to be liquefied, which enters a pipe socket 6 as a refrigerant, according to arrow 5, is distributed above the partition 7 in a horizontal tube bundle with the tubes 1, 2, at the other end of which according to arrow 8 in a deflection box 9 above the partition wall 10 in an underlying tube bundle with the tubes J>, 4 deflected and from this in turn in the box 11 according to arrow 12 in two the tube sheets 13 and 14 firmly connecting stable manifolds 15, from which it is deflected through the second chamber 16 and the outlet nozzle 17 according to arrow 18 exits. The fluid is cooled by means of an air stream according to arrows 20, 21, 22

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und 23, der von Ventilatoren 2h_s 25 erzeugt wird, die an der Oberfläche 26 eines beide Rohrbündel umgebenden Kesselmantels 2? angeordnet sind. In den das untere Rohrbündel mit den
Rohren 3 und 4 kühlenden Luftstrom wird mittels der Düsen 28 Wasser eingespritzt, das sich gemäß der Sprühkegel 29 möglichst gleichmäßig in den Luftstrom verteilt. Das Wasser wird durch 'Rohrstutzen 30 zugeführt und in horizontalen Sprühwasserverteilrohren 31* 32 über die ganze Länge der Rohre verteilt
und gelangt derart zu einer Vielzahl von SprUhdUsen 28. Durch die Umlenkung des Luftstromes gemäß der Pfeile 21 wird nichtverdunstetee Einspritzwasser in einer Auffangwanne 33 abgeschieden und kann mittels einer Ausfluß- und Pumpvorrichtung J>k zur neuerlichen Einspritzung umgewälzt werden. Um dem Luftstrom, der gemäß der Pfeile 22, 23 austritt, das Wasser mitgeführte Feuchtigkeit zu entziehen, sind zwei Abscheidebleche
35, 36 vorgesehen. Die Vorrichtung mit den bisher beschriebenen Teilen ruht auf einem Untergestell 37, auf dem auch eine von sämtlichen Rohren durchsetzte Stützwand 38 angebracht ist,
die eine infolge der großen Länge möglicherweise verursachte Durchbiegung der dünnen WärmetauSehrohre verhindert.and 23, which is generated by fans 2h _s 25, which are mounted on the surface 26 of a boiler shell 2? are arranged. In the lower tube bundle with the
Tubes 3 and 4 cooling air flow is injected by means of the nozzles 28 water, which is distributed as evenly as possible in the air flow according to the spray cone 29. The water is supplied through pipe sockets 30 and distributed in horizontal spray water distribution pipes 31 * 32 over the entire length of the pipes
and thus arrives at a plurality of spray nozzles 28. By deflecting the air flow according to the arrows 21, non-evaporated injection water is deposited in a collecting tray 33 and can be circulated for renewed injection by means of an outflow and pumping device J> k. In order to remove the water entrained moisture from the air flow that emerges according to arrows 22, 23, two separation plates are provided
35, 36 provided. The device with the parts described so far rests on an underframe 37, on which a support wall 38 through which all tubes penetrate is attached,
which prevents any bending of the thin heat exchanger tubes caused by the great length.

2 Patentansprüche
2 Blatt Zeichnungen2 claims
2 sheets of drawings

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Claims

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Claims

( 1JWärmetauscher, in particular as an evaporation condenser, with a bundle of straight, essentially horizontally arranged tubes for a fluid to be cooled, in particular liquefied, by means of an air flow generated by fans with water injection, such as a compressed refrigerant, characterized in that the tube bundle consists of two successively from to be cooled fluid flows through sections, the front ends of the tubes (1, 2; 3> 4) of both sections are each welded into a substantially round tube sheet (13, 14), in which on both sides of a vertical center plane below the tubes of the lower section each a collecting pipe (15, 15a) for cooled (liquefied) fluid and above the pipes of the lower section and to the side of the pipes of the upper section a spray water distribution pipe (31, 32) each arranged parallel to the pipes of the pipe bundle, designed as a tie rod between the pipe sheets and also welded or welded into the tube sheet are, above the upper section of the tube bundle, in series several fans (24, 25) pushing the cooling air through the tube bundle and on the spray water distribution pipes

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(31, 32) a plurality of on the lower section of the tube bundle directed spray irons (28) are arranged, and below the collecting pipes (15 * 15a) a collecting pan (33) with means for separating (35 »36) the spray water carried along and to divert the air flow and to circulate the collected spray water to the spray water distribution pipes (31 * 32) are provided.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that on the tube sheets (13 * 1 * 0 each a dished base for supply, Distribution, deflection, collection and discharge of the fluid to be cooled is formed.

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